一种基于空间异质性的肿瘤坏死新的分类方法

本发明涉及医学图像领域，具体涉及一种基于空间异质性的肿瘤坏死新的分类方法。

背景技术：

1、肿瘤坏死是实体肿瘤的一个常见组织学特征，它的组织学特征是死亡、降解的肿瘤细胞质碎片与核碎片混合成簇和片，彼此结合形成的无定形凝聚体。

2、目前，在医学研究中，传统的肿瘤坏死分类方法有两种，即基于坏死存在/不存在的分类方法和基于坏死程度的分类方法。

3、利用这两种传统的肿瘤坏死分类方法对乳腺癌预后影响的研究，存在着重复性差的问题，往往造成相互矛盾的研究结果。有些研究利用基于坏死存在/不存在的分类方法发现肿瘤坏死的存在是总生存率和复发后生存率的独立预测因子。而有些研究虽然认为肿瘤坏死的存在可以预测生存率，但这种影响并不独立于其他高危病理特征。更有甚者，一些研究甚至没有发现肿瘤坏死的存在与不良预后之间具有直接联系。相似地，基于坏死程度的肿瘤坏死分类方法在乳腺癌的预后研究中也仍然得到不一致的结果。有的研究将乳腺癌中的坏死分为轻度坏死、中度坏死和显著坏死三个坏死程度的变量，发现拥有显著坏死患者的无病生存率显著差于具有轻度或中度坏死患者的无病生存率。而有些研究将乳腺癌中的坏死分为局灶性坏死、广泛性坏死和几乎全坏死三个坏死程度的变量，却没有观察到高水平坏死对无复发生存率或总体生存率有显著的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于空间异质性的肿瘤坏死新的分类方法。

2、本发明基于多光子显微镜能对肿瘤微环境无标记原位可视化的优点，获取肿瘤间质组织的三维信息，开发了基于肿瘤坏死和周边组织成分相对空间位置变化的空间异质性肿瘤坏死分类的新方法。这种乳腺癌肿瘤微环境中肿瘤坏死各组成成分在空间位置上的改变蕴藏着肿瘤发生和发展的信息，隐藏了大量的预后信息，解决了现有传统肿瘤坏死分类方法利用单一生物标志物预后导致预后信息丢失的问题。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、多光子显微(multiphotonmicroscopy，mpm)技术对于肿瘤微环境的可视化展示具有优势。做为一种利用飞秒激光作为光源来研究生物样品组织结构和功能的新型光学工具，mpm基于双光子激发荧光(two-photon excited fluorescence，tpef)和二次谐波(second harmonic generation，shg)等非线性光学效应对样品组织微结构进行成像。生物组织细胞内含有烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，nadh)和黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，fad)等内源性荧光团，当激发光照射到生物组织中内源性荧光团时，这些物质的分子或者原子吸收了两个能量较低的光子，使其电子从基态转变为激发态。弛豫后，电子返回基态，并发射出能量更高的长波光子荧光。由于nadh和fad携带细胞代谢信息，可以产生峰值在470nm和540nm左右的tpef信号，所以可以通过捕捉tpef信号在tpef图像上清晰显示组织细胞的位置。shg是一种二阶非线性过程，通过与入射光的相互作用识别具有非中心对称结构的分子从而揭示分子的内在特性。胶原纤维具有非中心对称的分子结构，可被激发产生shg信号，因此其形态可通过shg成像直接在shg图像上原位清晰显示。所以mpm非常适合于肿瘤微环境的可视化，进而获得有关肿瘤间质组织的三维信息。tpef信号显示了各种组织细胞，可以在mpm成像中设置颜色呈现为红色，由于正常组织细胞、癌前细胞、癌细胞和肿瘤坏死存在代谢差异，所以在mpm下易于识别。特别是肿瘤坏死，由于细胞代谢衰竭导致肿瘤坏死成分在mpm下显示出异常明亮的红色。shg信号显示胶原，可以在mpm成像中设置颜色呈现为绿色。通过mpm对tpef和shg信号不同颜色的呈现设置，空间异质性肿瘤坏死不同模式可以在mpm图像上展现出来。

5、本发明的有益效果在于：

6、本发明基于多光子显微镜能对肿瘤微环境无标记原位可视化的优点，获取肿瘤间质组织的三维信息，开发了基于肿瘤坏死和周边组织成分相对空间位置变化的空间异质性肿瘤坏死分类的新方法。这种乳腺癌肿瘤微环境中肿瘤坏死各组成成分在空间位置上的改变蕴藏着肿瘤发生和发展的信息，隐藏了大量的预后信息，解决了现有传统肿瘤坏死分类方法利用单一生物标志物预后导致预后信息丢失的问题。

7、1.本分类方法将坏死与周边肿瘤细胞、间质胶原间的相互作用因素考虑进去，从信息交流后的空间位置变化来展现肿瘤坏死结构的多样性，充分的体现了肿瘤坏死的异质性。

8、2.本分类方法将坏死、周边肿瘤细胞、间质胶原的变化信息整合于一体，这种三位一体的信息能更充分反映肿瘤微环境的预后情况，这是仅从坏死的有无或程度大小获取单一坏死信息的传统分类方法所不可比拟的。

9、3.本分类方法利用颜色的对比展现肿瘤微环境中的各种组织结构，允许没有经过长期病理组织学训练的普通科研人员也能简单而快速地识别各种坏死模式，利于肿瘤坏死相关的各类科学研究的进行。

技术特征：

1.一种基于空间异质性的肿瘤坏死新的分类方法，其特征在于，利用多光子显微技术mpm可视化展示肿瘤坏死和周边组织成分相对空间位置变化，对肿瘤坏死进行分类，具体包括：利用双光子激发荧光tpef和二次谐波shg对样品组织微结构进行成像，当激发光照射到生物组织中内源性荧光团时，空间异质性肿瘤坏死不同模式可以在mpm图像上展现出来；根据肿瘤坏死、胶原纤维、肿瘤细胞和肌上皮的相对位置，对空间异质性肿瘤坏死进行分类。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内源性荧光团包括生物组织细胞内的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当激发光照射到生物组织中内源性荧光团时，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸携带细胞代谢信息，产生峰值在470nm和540nm的tpef信号，通过捕捉tpef信号在tpef图像上的位置，显示组织细胞的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，胶原纤维具有非中心对称的分子结构，被激发产生shg信号，通过shg成像直接在shg图像上原位清晰显示胶原纤维形态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对空间异质性肿瘤坏死进行分类，具体分为四种模式：

技术总结本申请公开了一种基于空间异质性的肿瘤坏死新的分类方法，利用多光子显微技术MPM可视化展示肿瘤坏死和周边组织成分相对空间位置变化，对肿瘤坏死进行分类，具体包括：利用双光子激发荧光TPEF和二次谐波SHG对样品组织微结构进行成像，当激发光照射到生物组织中内源性荧光团时，空间异质性肿瘤坏死不同模式可以在MPM图像上展现出来；根据肿瘤坏死、胶原纤维、肿瘤细胞和肌上皮的相对位置，对空间异质性肿瘤坏死进行分类。这种乳腺癌肿瘤微环境中肿瘤坏死各组成成分在空间位置上的改变蕴藏着肿瘤发生和发展的信息，隐藏了大量的预后信息，解决了现有传统肿瘤坏死分类方法利用单一生物标志物预后导致预后信息丢失的问题。技术研发人员：陈建华,陈建新,李芷君受保护的技术使用者：福建师范大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2